Ferrografía

La ferrografía es un método de análisis de aceite que se utiliza para inspeccionar la gravedad y los mecanismos de desgaste de la maquinaria. Esto se logra separando los residuos ferrosos del aceite lubricante mediante el uso de un campo magnético con un instrumento llamado ferrograma; el resultado se examina luego con un microscopio. Un analista capacitado puede diagnosticar fallas o predecir fallas.

La ferrografía está relacionada con la tribología, que es el estudio de la fricción entre superficies en interacción. Desde la aparición de la ferrografía en la década de 1970, se ha utilizado en muchos entornos industriales como una forma de mantenimiento predictivo.

La ferrografía fue desarrollada por primera vez en la década de 1970 por el difunto Vernon C. Westcott, patrocinado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada del Departamento de Defensa de los Estados Unidos. En ese momento, los métodos utilizados para medir el desgaste (análisis espectroscópico y detectores de chips ferromagnéticos) solo podían proporcionar advertencias de fallas inminentes cuando el desgaste ya había alcanzado la gravedad en la que el mantenimiento preventivo por sí solo no sería un control efectivo para evitar fallas catastróficas. Los militares se acercaron a Westcott para encontrar una forma de resolver este problema y, a partir de ahí, Westcott desarrolló el primer ferrograma. El ferrograma tuvo su primer uso práctico por parte de los británicos durante la Guerra de las Malvinas, donde se utilizó para inspeccionar el estado de las transmisiones de los helicópteros.

En 1975, Westcott presentó una patente que describía los principios de múltiples variedades de ferrografía, incluido el análisis microscópico del desgaste y un método cuantitativo de ferrografía en línea.

En 2009, un grupo de investigadores del Instituto de Teoría de Lubricación y Cojinetes de la Universidad de Xi'an Jiaotong publicó un nuevo método de ferrografía visual en línea. Esto es importante porque permite obtener imágenes de los restos de desgaste durante el funcionamiento normal de la máquina.

La ferrografía es un elemento básico en el mantenimiento preventivo de fallas. El monitoreo continuo del aceite lubricante permite pasar de un mantenimiento costoso y a menudo innecesario planificado previamente a una prevención de fallas más rentable. La ferrografía es única porque puede brindar información sobre las piezas cerradas a medida que el aceite lubricante circula por estas áreas y aún es accesible. El enjuague de componentes vitales con lubricante sin partículas y el análisis del resultado pueden ofrecer un informe detallado del desgaste de la máquina sin desmontar nada.

Desde su aplicación inicial en el ámbito militar, se ha demostrado que la ferrografía es útil en

• naves
• minero de carbón
• Motores diesel
• turbinas de gas en la industria aeroespacial
• agroindustria
• aeronaves navales

Aplicando la idea de la ferrografía en otros campos, se han encontrado técnicas para analizar el desgaste fuera del aceite lubricante y de partículas que no tienen propiedades magnéticas. Estos usos se han encontrado en el procesamiento de muestras de grasa, emisiones de gases y en el examen del desgaste en articulaciones artríticas. En las articulaciones artríticas, se pueden encontrar residuos del contacto hueso con hueso en el fluido cerca de la articulación y analizarlos mediante ferrografía de lectura directa, que puede brindar información sobre la tasa de deterioro de la articulación. A partir de noviembre de 2016, se dispone de información mínima sobre otros usos de la ferrografía.

La ferrografía analítica funciona mediante la separación magnética de partículas contaminantes y un análisis profesional de las mismas. Se toma una muestra del aceite lubricante de la máquina y se diluye, para luego pasarla por un portaobjetos de vidrio. Luego, este portaobjetos de vidrio se coloca sobre un cilindro magnético que atrae los contaminantes. Los contaminantes no magnéticos permanecen distribuidos por el portaobjetos después del lavado. Luego, estos contaminantes se lavan para eliminar el exceso de aceite, se calientan a 600 °F durante dos minutos y el portaobjetos se analiza con un microscopio. Después del análisis, las partículas se clasificarán según su tamaño. Las partículas de más de 30 micrones de tamaño se consideran "anormales" e indican un desgaste severo.

Las partículas se dividen en seis categorías, con cinco subcategorías adicionales dentro del desgaste ferroso:

• cobre
• blanco no ferroso: generalmente aluminio o cromo
• babbitt: partículas que contienen estaño y plomo
• contaminantes: no cambiar el aspecto después de la calefacción, generalmente la suciedad
• fibras: típicamente de filtros
• desgaste ferroso: partículas magnéticas que se atraen al cilindro magnético
  • aleación alta: rara vez se encuentra en ferrogramas
  • baja aleación
  • fundición
  • óxidos metálicos oscuros: la oscuridad indica oxidación
  • óxidos rojos

La capacidad de identificar distintas partículas puede resultar muy valiosa, ya que la prominencia de ciertas partículas puede indicar lugares específicos de desgaste. Además, la presencia de partículas que no entran en contacto con el aceite lubricante puede revelar contaminación. Este tipo de análisis requiere un profesional capacitado y puede resultar prohibitivamente costoso para operaciones más pequeñas.

La ferrografía de lectura directa es un método más matemático. Básicamente, la acumulación de partículas en el portaobjetos de vidrio se mide haciendo brillar una luz sobre el mismo. A continuación, se utiliza el bloqueo de la luz por la acumulación de partículas, a lo largo del tiempo, para calcular un promedio. Un aumento en el bloqueo indica un mayor desgaste de la máquina. Este método es menos costoso, ya que no se requiere un análisis experto y se puede automatizar. Sin embargo, una vez que se identifica un problema, hay menos información disponible para diagnosticarlo.

La ferrografía visual en línea (OLVF) permite obtener imágenes de los restos de desgaste durante el funcionamiento rutinario de la maquinaria. Para ello, es necesario conectar un electroimán, un medio para variar el caudal de aceite y un sensor de imágenes al circuito de aceite del compartimento cuyo aceite se está controlando. Las partículas ferrosas del aceite se depositan de forma similar a la que se utiliza con un ferrografo de sobremesa. Con este método se pueden obtener la concentración relativa de los restos de desgaste, el área de cobertura de las partículas e imágenes de los restos.

Si bien la ferrografía es una herramienta eficaz para el análisis del desgaste, tiene varias limitaciones. La ferrografía es un procedimiento muy costoso debido a los instrumentos especializados y sofisticados que se requieren. La ferrografía se destaca entre los métodos de análisis de aceite debido al elemento magnético que implica. Esto permite un informe más detallado que otros métodos similares no pueden producir. Además, para el enfoque cualitativo que es la ferrografía analítica, se necesitan expertos para interpretar el resultado bruto. Además, la ferrografía no puede resolver problemas, solo llamar la atención sobre ellos. Estos problemas deben abordarse por sí solos.

• Control de condiciones
• Wear